KR100331404B1 - 브리켓및프레스된입상재료의제조방법및그의용도 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브리켓(briquetted) 및 프레스된 입상 재료의 제조 방법 및 건축 자재, 예를 들면 콘크리트, 및 유기 매체, 예를 들면 페인트계, 플라스틱 및 착색된 페이스트를 착색시키기 위한 이들의 용도에 관한 것이다.

Description

브리켓 및 프레스된 입상 재료의 제조 방법 및 그의 용도 {Process for Producing Briquetted and Pressed Granular Material and Use Thereof}

본 발명은 브리켓 및 프레스된 입상 재료의 제조 방법, 및 건축 자재, 예를 들면 콘크리트 및 아스팔트, 및 유기 매체, 예를 들면 페인트계, 플라스틱 및 착색된 페이스트를 착색시키기 위한 이들의 용도에 관한 것이다.

안료 과립의 가공에서는 최적의 착색 효과를 달성하기 위하여 안료를 일차 입자로 분쇄시킬 필요가 있다. 결과 형성된 분말은 대량의 분진을 생성시키고, 그의 미분 상태 때문에 혼합 시설(dosing plant) 중에 부착 및 달라붙는 경향이 있다. 그러므로, 독성학적으로 해로운 물질의 경우에는 가공 중에 형성된 분진에 기인한 인체 및 환경에 대한 해를 피하기 위한 예방수단이 취해져야 한다. 그러나, 예를 들면 산화철 안료와 같은 안전한 불활성 물질의 경우에조차도, 소비자는 분진에 기인한 자극 작용이 없기를 점점 더 요구하고 있다.

따라서 안료를 취급할 때의 목적은, 건축 자재 및 유기 매체에 사용하기 위한 균일한 품질의 착색 효과를 달성하기 위하여, 분진을 피하고, 양호한 유동성의결과로 계량 투여성(dosing)을 개선시키는 것 이다. 이러한 목적은 안료에 입상화 과정을 적용시킴으로써 다소 달성된다. 여기에는 펠렛화 및 분무 입상화가 일반적으로 사용된다. 압축법은 이에 의해 얻어지는 입상 재료의 제한된 분산성 때문에 지금까지는 덜 적합하였다.

원칙적으로는, 안료의 경우 소비자는 안료 과립의 용도를 위해 2가지의 정반대의 성질, 즉 입상 재료의 기계적 안정성 및 양호한 분산성을 요구한다. 기계적 안정성은 제조업자와 사용자 사이의 수송 동안의 양호한 수송성 및 사용시에 안료 중에서 양호한 계량 투여 및 유동성을 담당한다. 이것은 높은 접착력에 의해 생성되고, 예를 들면 결합제의 양 또는 심지어는 성형 동안의 압축 압력에 따라 달라진다. 한편, 분산성은 입상화 전의 철저한 분쇄(습식 분쇄 및 건식 분쇄), 혼입 동안의 기계적 에너지(전단력) 및 매체 내로의 혼입 동안에 건조 입상 재료 내에서의 접착력을 바로 저하시키는 분산제에 의해 영향을 받는다. 그러나, 안료에 대한 첨가제의 비용 비율 때문에 보다 많은 양의 분산제를 안료 중에 사용하는 것은 제한된다. 게다가, 높은 비율의 첨가제는 상응하는 착색력 또는 분산능의 감소를 초래한다. 착색력의 편차는 일반적으로 ± 5% 미만이기 때문에, 첨가제가 동시에 접착 촉진제 및 분산제로서 작용한다 하더라도 역시 첨가제의 사용이 제한된다. 또한, 첨가제는 건축 자재, 플라스틱 및 페인트와 같은 최종 제품의 사용시의 특성, 예를 들면 콘크리트에서의 강도 또는 경화 특성, 아스팔트에서의 압축 강도 또는 내마모성 및 플라스틱에서의 강도 또는 노치부 내충격성 및 엘라스토머(중합체)에서의 탄성을 바람직하지 못하게 변화시키지 않아야 한다.

안료 과립에 대한 선행 기술에 따른 적합한 제조 방법은 예를 들면 분무 입상화(디스크 또는 노즐에 의한 분무 건조) 및 펠렛화(믹서, 유동상 입상화기, 디스크 또는 드럼)이다.

분무 건조 입상화는 결합제를 사용하여 안료 현탁액으로부터 출발한다. 관련 방법들이 다양한 보호 권리로 기재되어 있으며, 여기서는 수용성 결합제가 사용된다. 따라서, 독일 특허 공개 제3 619 363호, 유럽 특허 공개 제0 268 645호 및 동 제0 365 046호에서의 방법들은 예를 들면 리그노술포네이트, 포름알데히드 축합물, 글루콘산, 황산화 폴리글리콜 에테르와 같은 유기 물질로부터 출발한 반면, 독일 특허 공개 제3 918 694호 및 미합중국 특허 제5 215 583호에서의 방법들은 예를 들면, 실리케이트 및 포스페이트와 같은 무기 염으로부터 출발한다. 분무 입상화 및 펠렛화의 조합도 역시 유럽 특허 공개 제0 507 046호에 기재되어 있다. 독일 특허 공개 제3 619 363호(컬럼 3, 44-47행) 및 유럽 특허 공개 제0 268 645호(컬럼 7, 18, 19행)에서는, 압축법의 사용을 채택한다. 이 방법에서는, 입자들의 강한 응집이 압력의 적용에 의해 달성되고, 이에 따라 양호한 수송성, 그러나 동시에 감소된 분산성이 얻어진다.

유럽 특허 공개 제0 257 423호 및 독일 특허 공개 제3 841 848호에서는, 폴리오르가노실록산을 소수성, 친유성 첨가제로서 사용하는 분무 입상화를 기재한다. 분무 건조된 제품의 경우 물질에 소수성을 부여하기 위하여 행해진 후처리는 매우 잘 유동되지만 분진이 매우 많고 물로 거의 습윤시킬 수 없는 입상 재료를 초래한다.

유럽 특허 공개 제0 424 896호는 공지된 강력 믹서 중에서 생산 조작으로 분진이 적은 미세한 입상 재료를 제조하는 방법을 기재한다. 여기에서는 낮은 함량의 왁스와 함께 유화제 및 습윤제가 수성 분산액을 생성시켜 사용된다. 이 과정 중에 20%로부터 최대 50%를 초과하는 수분 함량이 일반적으로 얻어진다. 이들 입상 재료들은 먼저 건조해야 하고, 보다 큰 크기 및 보다 작은 크기의 물질들과 분리되어야 한다.

독일 특허 공개 제31 32 303호는 열 작용에 의해 액체로 되는 결합제와 혼합되고 스크리닝 보조장치(압력)를 사용하는 스크리닝 방법에 의해 입상화된, 분진이 적고 자유 유동성인 무기 안료 과립을 기재한다. 처리량의 약 10 내지 20%는 0.1 mm 미만의 미세 물질로 축적된다.

유럽 특허 공개 제0 144 940호는 약 50%의 물을 함유하는 여과 슬러지로부터 출발하고 여기에 50 내지 200 ℃에서 액화되는 광유 또는 왁스 및 계면활성제 0.5 내지 10%를 첨가하여 윤활점에 이를 때까지 혼합되는, 분진이 적은 안료 과립을 기재한다. 이 방법은 강력 혼합기 중에서 행해지고, 필요에 따라 혼합물은 입상화되고 건조된다. 물은 최종 제품 중에 10 내지 15%의 양으로 존재하고, 이것은 플라스틱 내로의 도입에 불리하다.

다른 방법들도 또한 그들의 응용에서 제한된다. 분무 입상화는 액적의 형성 때문에 자유 유동성인, 따라서 고도로 유체인 현탁액의 사용을 필요로 한다. 결과적으로, 건조 방법의 경우 흔히 사용할 수 있는 유동상 건조 동안에 고도로 압착 여과된 안료 페이스트로부터 보다 많은 양의 물이 증발되어야 한다. 이는 고에너지 비용을 야기시킨다. 이전에 소성에 의해 제조된 안료의 경우, 분무 입상화는 고에너지 비용을 갖는 추가의 처리 단계를 포함한다. 게다가, 분무 입상화에서 보다 많거나 또는 보다 적은 비율의 미세 물질이 축적되고, 이 물질은 제조 장치로 되돌려 보내져야 한다.

펠렛화 역시 흔히 단점들을 나타낸다. 안료 분말로부터 출발하여, 고 난류의 조건 하의 믹서 중에서, 유동상 방법으로 또는 디스크 입상화 및 드럼 입상화에 의해 수행될 수 있다. 이들 모든 방법에 공통적인 것은 대부분의 경우 물인 결합제에 대한 요구가 커서 추가의 처리 단계로서 건조가 이어져야 한다는 것이다. 여기서도 특히 분말의 양에 대해 불충분한 결합제가 이용되거나 또는 실제적인 분포가 최적이 아닌 경우에, 역시 상이한 크기의 입상 재료들이 얻어진다. 따라서, 특정 분획물은 입상 재료로서 사용하기에는 너무 클 수 있는 반면, 과도하게 작아서 분진을 형성하는 분획물도 여전히 존재한다. 따라서, 형성된 입상 재료의 분급이 필요하며, 보다 큰 크기 및 보다 작은 크기의 물질은 되돌려 보내진다.

디스크 입상화는 광범위한 입도를 갖는 입상 재료를 초래한다. 과도하게 큰 입자의 열등한 분산성 때문에 바람직하지 못한 경우, 입상화 방법은 스태프에 의한 철저한 감독을 통해 모니터되어야 하고, 입상 재료의 제조는 입자의 양을 수동적으로 조절함으로써 최적화되어야 한다. 이것에는 역시 일반적으로 분급 및 보다 큰 크기 및 보다 작은 크기의 물질의 반송이 이어진다.

페이스트로부터의 압출 방법은 건조 동안에 비교적 고체 입상 재료의 형성을 야기시키고, 그 크기 때문에 이것은 최적의 분산성을 보장하지 못한다.

독일 특허 공개 제42 14 195호는 오일을 결합제로서 사용하고, 무기 안료 과립을 사용하여 아스팔트를 착색시키는 방법을 기재한다. 이는 단순 입상화 방법이다.

독일 특허 공개 제4 336 613호 및 동 제4 336 612호에서는 안료로부터 결합제와의 혼합, 압축, 조분쇄 및 입상화에 의해 무기 안료 과립이 제조된다. 이렇게 제조된 입상 재료는 공기압축식 수단에 의해 만족스럽게 수송될 수 없고, 수송 동안에 많은 양의 분진이 형성되어 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명의 목적은 분무 입상화, 압출 입상화 또는 펠렛화의 무기 안료에 대한 적용에서의 지금까지 상기한 단점들을 피하는 방법을 제공하고, 계량 투여될 수 있고, 분진이 적고, 가능한 한 지금까지 사용된 분말의 분산성과 동일하게 양호한 분산성을 갖는 충분히 안정한 입상 재료를 제공하는 것이다.

본 발명에 의해 상기 목적은 혼합, 압축, 분리 및 임의적으로는 구형화(rounding) 처리 단계들의 다단계 조합에 의해 충족될 수 있음이 발견되었다.

본 발명은

a) 1종 이상의 카본 블랙을 가공성을 촉진시키는 1종 이상의 보조 물질과 혼합시키는 단계,

b) 상기 혼합물에 브리켓 또는 프레스 단계를 행하는 단계,

c) 상기 브리켓 및 프레스된 생성물을 미분쇄시키는 단계,

d) 미분쇄된 생성물을 2개 이상의 분획물로 분할하는 단계,

e) 입자들의 85% 이상이 80 μm보다 크고, 바람직하게는 100 μm보다 크거나 또는 80 내지 2000 μm 사이, 바람직하게는 100 내지 1000 μm 사이인 분획물을 제거하고, 임의적으로 추가의 단계로 구형화하고, 다른 분획물 또는 분획물들은 공정으로부터 이동시키거나 또는 반송되는 단계를

포함하는 것을 특징으로 하는, 카본 블랙 및 보조 물질로부터 브리켓 및 프레스된 입상 재료의 제조 방법을 제공한다.

c) 단계 전에, 브리켓 또는 프레스된 생성물을 바람직하게는 2개의 분획물로 분할하고(중간 단계 x), 이어서 c) 단계에서 입자들의 85% 이상이 500 μm보다 크고, 바람직하게는 600 μm보다 큰 조 분획물을 미분쇄시키고, d) 단계에서, 나머지 미세 분획물을 c) 단계의 생성물과 별도로 또는 함께 다시 한번 2개 이상의 분획물로 나눌 수 있다.

바람직하게는, 단지 중간 단계 x)로부터의 미세 분획물만을 d) 단계에서 2개 이상의 분획물로 분할하는 반면, 중간 단계 x)로부터의 조 분획물은 c) 단계에서 미분쇄시킨 다음, 공정으로부터 생성물로서 이동시킨다.

중간 단계 x)는 바람직하게는 압축공기식 분급 또는 스크리닝(기계적 분리)에 의해 행해질 수 있다. 바람직하게는, 선별기가 사용된다.

d)에서 미분쇄된 생성물을 특히 바람직하게는 2개의 분획물로 분할하여, 80 μm보다 작은 미세한 분획물은 공정으로부터 이동시키거나 또는 반송하고, 80 μm보다 큰 조 분획물은 임의적으로는 추가의 단계에서 구형화된다.

미분쇄된 생성물은 또한 바람직하게는 단계 d)에서 3개의 분획물로 분할되어, 미세 분획물 및 조 분획물은 공정으로부터 이동되거나 또는 공정으로 반송되고, 80 내지 2000 μm, 특히 바람직하게는 100 내지 1000 μm, 가장 바람직하게는 100 내지 500 μm의 중간 분획물은 임의적으로 추가의 단계에서 구형화된다.

입상 재료는 바람직하게는 4 중량% 미만, 특히 바람직하게는 2 중량% 미만의 잔류 수분 함량을 갖는다. 이것은 필요할 경우 후 건조에 의해 얻어질 수 있다.

e)의 구형화 단계는 바람직하게는 분진 분획물을 제거하여 수행된다.

e) 단계에서의 구형화에 의해 형성된 산물은 바람직하게는 추가로 보조 물질로 코팅될 수 있다.

e)의 구형화 단계가 수행되는 경우, 나중에 바람직하게는 1500 μm 초과의 입도를 갖는 조 분획물이 분리되어, 임의적으로 공정으로 반송될 수 있다.

카본 블랙 입상물은 바람직하게는 0.1 내지 2.5 g/cm³의 벌크 밀도를 갖는다.

무기 및 유기 물질 모두 보조 물질로서 사용될 수 있다.

사용되는 보조 물질은 바람직하게는 물, 포스페이트, 카보네이트, 니트레이트, 설페이트, 클로라이드, 실리케이트, 알루미네이트 및 보레이트, 포르메이트, 옥살레이트, 시트레이트 및 타르트레이트로부터 선택된 염, 다당류, 셀룰로스 유도체, 예를 들면 셀룰로스 에테르, 셀룰로스 에스테르, 포스포노카르복실산, 개질된실란, 실리콘유, 생물학적 배양물로부터 얻은 오일(예를 들면, 평지씨 기름, 대두유, 옥수수유, 올리브유, 코코넛유, 해바라기씨 기름), 파라핀 및(또는) 나프텐 기재 정제 석유, 합성 제조된 오일, 알킬페놀, 글리콜, 폴리에테르, 폴리글리콜, 폴리글리콜 유도체, 단백질 지방산 축합 생성물, 알킬벤젠술포네이트, 알킬나프탈렌술포네이트, 리그노술포네이트, 황산화 폴리글리콜 에테르, 멜라민 포름알데히드 축합물, 나프탈렌 포름알데히드 축합물, 글루콘산, 폴리히드록시 화합물 또는 이들의 수용액이다.

또한, 혼합 동안에 바람직하게는 유화제, 습윤제, 및 분산제를 사용한 안료의 중량에 대해 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 3 중량%의 양으로 첨가할 수 있다.

적합한 유화제는 구체적으로는 콘크리트와 같이 수성계를 함유하는 건축 자재에 사용하기 위해서는 7 내지 40, 구체적으로는 8 내지 18의 HLB치를 갖고, 알킬 또는 아크릴 및 친수성 중간 및 말단기, 예를 들면 아미드, 아민, 에테르, 히드록실, 카르복실레이트, 설페이트, 설포네이트, 포스페이트, 아민 염, 폴리에테르, 폴리아미드, 폴리포스페이트로 이루어진 유화제이다. 이 물질은 그들의 HLB치에 따라 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.

적합한 습윤제는 구체적으로는 알킬벤젠술포네이트, 지방 알콜 설페이트, 지방 알콜 에테르 설페이트, 지방 알콜 에톡실레이트, 알킬페놀 에톡실레이트, 알칸 술포네이트, 올레핀 술포네이트이다.

바람직하게는, 멜라민 술포네이트, 나프탈렌 술포네이트, 금속 비누, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 술페이트, 폴리아크릴아미드, 지방산 설페이트가 분산제로서 사용된다.

안정성을 증가시키거나 또는 입상 재료의 처리를 돕기 위해서, 최종적으로 입상 재료를 추가의 층으로 코팅하는 것이 유리할 수 있다. 이 층은 용액 중의 무기 염, 폴리올, 오일 또는 왁스 또는 폴리에테르, 폴리카르복실레이트 또는 셀룰로스 유도체, 바람직하게는 카르복시메틸 셀룰로스를 도포함으로써 생성될 수 있다.

보존제도 또한 안료의 중량에 대해 0.01 내지 1 중량%의 양으로 혼합 동안에 입상 재료에 첨가될 수 있다. 언급할 수 있는 예는 포름알데히드 방출 화합물, 페놀계 화합물, 또는 이소티아졸리논 제제이다.

놀랍게도, 브리켓 및 프레스된 입상 재료용 보조 물질은 특히 이들을 시멘트 모르타르 또는 콘크리트와 같은 수성 건축 재료 계 내로 혼입하고자 하는 경우, 수용성 물질 뿐만 아니라 물에 불용성인 물질, 예를 들면 오일일 수 있다.

보조 물질은 바람직하게는 사용된 안료에 대해 0.001 내지 10 중량%, 특히 바람직하게는 0.01 내지 5 중량%, 가장 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%의 양으로 첨가된다.

보조 물질은 바람직하게는 예를 들면 습윤제, 금속 비누 등과 같은 다른 첨가제와 배합되어 첨가될 수 있다.

브리켓 또는 프레스 단계 b)는 바람직하게는 롤 프레스 또는 매트릭스 프레스를 사용하여, 바람직하게는 0.1 내지 50 kN/cm, 바람직하게는 0.1 내지 20 kN/cm의 선 힘으로 행한다.

브리켓 또는 프레스(압축, 단계 b))에서, 중요한 값은 롤 폭 cm 당 프레스력(kN)(선 힘)이다. 롤 사이에서의 압축 동안, 프레스력의 선상의 이동이 추측되므로, 압착 표면이 정의될 수 없고, 압력(kN/cm²)은 계산될 수 없다.

압축은 바람직하게는 낮은 선 힘에서 수행된다. 일반적으로, 인가된 힘은 바람직하게는 시판되는 장치의 보다 낮은 범위 이내이며, 0.1 내지 50 kN/cm이 바람직하다. 선 힘은 가장 바람직하게는 0.1 내지 20 kN/cm이다. 시판되는 장치의 한 예는 독일연방공화국 라인가르텐 소재 베펙스 게엠베하(Bepex GmbH) 제품인 파마팩터(Pharmapaktor) 200/50이다.

추가의 분리 단계 x)는 바람직하게는 예를 들면 드럼 스크린, 진동식 스크린 및 진동 스크린과 같은 선별기를 사용하여 수행된다.

미분쇄는 종래의 시판되는 모든 미분쇄 장치, 예를 들면 파쇄기, 치상 압연 파쇄기, 마찰 장치 및 스크린 입상화기가 장착된 롤을 사용하여 수행될 수 있다.

미분쇄 단계 c)는 바람직하게는 스크린 입상화기 또는 스크린 유형 밀을 사용하여 수행되고, 이 때 재료는 0.5 내지 4 mm, 특히 바람직하게는 0.5 내지 2.5 mm, 가장 바람직하게는 1 내지 2 mm의 메쉬 크기를 갖는 통과 스크린(passing screen))(소위 파쇄기)를 통해 압착된다. 일반적으로 공지되어 있는 바와 같이, 회전자의 이동은 주변 속력이 0.05 m/초 내지 10 m/초, 바람직하게는 0.3 내지 5 m/초인 순환식 또는 진동식이다. 회전자와 스크린 또는 브레이커 플레이트 (breaker plate)사이의 거리는 0.1 내지 15 mm, 바람직하게는 0.1 내지 5 mm, 가장바람직하게는 1 내지 2 mm이다.

사용될 수 있는 미분쇄 장치의 예는 스위스 프리보그 소재 회사 프레비트(Frewitt) 제품인 플레이크 크러셔(Flake Crusher)이다.

미분쇄 후, 80 μm보다 작은 미세 물질을 분리해낸다. 이 미세 물질의 양은 바람직하게는 10 내지 50 중량%, 특히 바람직하게는 10 내지 30 중량%이다. 미세 물질은 바람직하게는 단계 b)로 반송된다. 나머지 분획물은 자유 유동성이고, 계량 투여될 수 있고, 안정하며 분진이 적고 쉽게 분산가능하다. 추가의 구형화에 의해 추가의 최적화가 달성될 수 있다.

구형화 단계 e)는 바람직하게는 회전 디스크 상에서, 회전 드럼 또는 당의정(dragee) 드럼, 드럼 스크린 또는 유사 장치 중에서 또는 유동상 중에서 또는 선별 플랜트 중에서 수행된다. 여기서 분진 분획물은 바람직하게는 흡입에 의해 제거되거나, 또는 유동상 중에서 공기와 함께 멀리 수송될 수 있다.

독일 특허 공개 제4 336 613호 또는 독일 특허 공개 제4 336 612호에 따른 방법은 회전 디스크 상에서의 펠렛화를 통해 구형의, 그러나 균질하지 않은 입자들을 생성시킨다. 이들은 압축 코어 및 그 위에 형성된, 마모될 수 있는 외부 층 또는 층들로 이루어진다. 이들 생성물은 결과적으로 특히 공기압축식으로 수송될 때 분진을 형성하고, 유동성은 특별히 양호하지 않다. 본 발명의 방법에 따라 얻어진 생성물은 이들이 균일한 밀도 및 강도를 갖는 균질한 압축 입자들로 이루어지기 때문에 이러한 결점을 갖지 않는다.

본 발명의 방법에 따라 제조된 입상 재료는 예를 들면 콘크리트, 시멘트 모르타르 및 플라스터와 같은 건축 자재를 착색하는데, 페인트, 플라스틱 및 안료 페이스트와 같은 유기 매체를 착색하는데, 그리고 분산 염료 및 슬러리를 제조하는데 사용된다.

본 발명의 방법에 따라 제조된 입상 재료는 특히 건조 시멘트 모르타르 혼합물 내로, 플라스터 내로 혼입시키는데 적합하다.

본 발명에 따른 다단계 방법에서는, 제1 단계에서 믹서 중에 보조 물질을 첨가함으로써 충분히 응집성인 균질한 물질이 제조되는 것이 중요하다. 이어서 제2 단계에서 브리켓 또는 프레스 단계를 수행한다.

본 발명은 또한 카본 블랙 및 보조 물질로부터 제조되고, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 무기 브리켓 또는 프레스된 입상 재료를 시멘트에 대해 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 1 내지 5 중량%의 양으로 건축 자재와 혼합시키는 것을 특징으로 하는, 카본 블랙을 사용하여 콘크리트와 같은 건축 자재를 착색시키는 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 입상 재료의 다른 바람직한 용도는 분산 염료 및 슬러리 중에서이다.

본 발명은 추가로 카본 블랙 및 보조 물질로부터 제조되고, 본 발명의 방법으로 제조된 무기 브리켓 또는 프레스된 입상 재료를 유기 매체에 대해 0.1 내지 10 중량%의 양으로 유기 매체와 혼합시키는 것을 특징으로 하는, 카본 블랙을 사용하여 페인트계, 플라스틱 및 안료 페이스트와 같은 유기 매체를 착색시키는 방법을 제공한다.

건축 자재에서의 분산성의 시험은 시멘트 모르타르 중에서 하기 방법에 따라 백색 시멘트로부터 제조된 프리즘 상에서의 착색력의 측정에 의해 행한다:

시멘트-석영 모래비 1:4; 물-시멘트 값 0.35; 시멘트에 대한 안료 농도 1.2%; 5 리터 혼합 터브, 구조 타입 1551, 회전 속도 140 회전수/분을 갖는, 독일 베를린 소재 알케이 토니 테크니크(RK Toni Technik)로부터 구입한 믹서 사용; 뱃치: 시멘트 500 g. 100초 후, 혼합물의 3개의 샘플(300 g)을 얻어, 가압(300 바) 하에 시험편(5 x 10 x 2.5 cm)을 제조하였다. 30 ℃ 및 95% 대기 습도에서 24시간 이어 60 ℃에서 4시간 동안 건조 하여 시험편 경화. 스톤 당 4개의 측정 지점, 안료 혼합물 당 12개의 측정 지점에서 콜롱 소재의 데이타칼라 인터내셔널(Datacolor International)의 데이타플래쉬(Dataflash) 2000으로 색 데이타 측정. 얻은 평균값을 기준 샘플의 값과 비교하였다. 색 차이 E_ab및 착색력(기준 샘플=100%)을 평가하였다(DIN 5033, DIN 6174). 기준 샘플과 비교하여 최대 5%의 착색력 차이일 때 분산성은 양호한 것으로, 최대 10%의 차이에서 만족스러운 것으로 기재된다.

ASTM 테스트 D 1200-88에 따라 부피가 100 ml이고, 6 mm 개구부를 갖는 깔때기로부터 배출시의 양상을 평가함으로써 유동성을 시험하였다. 물질이 자유로이 유동하는 경우, 유동성을 양호한 것으로 기재한다. 물질의 유동이 일어나지 않거나 또는 단지 태핑(tapping)한 후에만 일어나는 경우, 유동성을 부적절한 것으로 간주한다.

미세 물질을 스크린 보다 큰 크기로서 결정하는 것은 DIV 4188에 따라 타입알파인(Alpine) 200 LS의 에어 젯 선별기 상의 메쉬 크기가 80 μm인 VA 스크린 상에서 수행한다. 시험하고자 하는 샘플 20 g을 사용한다. 미세 물질을 5분 동안의 실행 시간 동안 흡입으로 제거하고, 스크린 상의 조 분획물의 양을 재칭량한다.

플라스틱의 분산성은 DIN 53 775, 파트 7: "Testing of coloring materials in plasticized polyvinyl chloride(PVC-P) materials: determination of the dispersing hardness by two roll milling" 중의 시험에 따라 측정한다.

시험하고자 하는 안료를 160 ± 5 ℃에서 혼합 롤 상에서 PVC 중에 분산시킨다. 얻은 롤링된 시트를 분할하고, 이어서 반은 실온에서의 롤링에 의해 증가된 전단력에 노출시킨다. 착색된 안료의 경우 분산성의 측정 기준은 가열 및 냉각 롤링된 PVC 시트 사이의 CIELAB(DIN 5033, 6174)에 따른 색 차이 ΔE이고, 백색 안료의 경우는 가열 및 냉각 롤링된 PVC 시트 사이의 표준 삼자극치 Y(DIN 5033)의 차이이다. 용이하게 분산가능한 안료는 낮은 전단력에서도 분산될 수 있는 반면, 비교적 분산불가능한 안료를 분산시키기 위해서는 낮은 온도에서 롤링시 증가된 전단력을 필요로 한다. 그러므로 규칙은 다음과 같다: 색 차이 ΔE 또는 표준 삼자극치 Y의 차이가 보다 작을수록 안료가 보다 양호하게 분산된다. 분산성은 입상 재료의 경우 플라스틱 물질 중에 분산되어야 하는 입상 재료의 입자들이 분할되는 것이 우선이기 때문에 매우 중요하다. 입상 재료의 경우, 상응하는 안료 분말의 분산성만큼 양호한 분산성이 추구되어, 분말 및 입상 물질에 대한 특징적인 값 ΔE 또는 Y가 크게 다르지 않아야 한다.

과립의 안정성을 측정하기 위하여 미세한 분진 입자들의 측정은 DIN 55992에따라 행해진다. 과립의 분진 형성 특성은 휴바하(Heubach) "분진계(Dustmeter)"를 사용하여 결정될 수 있다. 비 세기를 갖는 공기 스트림이 통과하는 회전 드럼으로부터 나오는 미세한 분진 입자의 양을 유리 섬유 필터를 사용하여 중력에 의해 측정한다. 다양한 기간 동안의 노출 후에 측정을 행하여 분진 형성의 진행을 기계적 응력의 함수로서 측정할 수 있다.

본 발명은 하기 실시예를 통해 보다 상세하게 설명되지만, 이에 의해 제한되는 것은 아니다.

<실시예 1>

각각 코라솔(Corasol) C30 카본 블랙[데구싸(Degussa) 제품] 500 g 및 모나크(Monarch) 800 카본 블랙 [캐보트 코포레이션(Cabot Corp.) 제품] 500 g을 믹서 중에서 18분 동안 상이한 양의 암모늄 리그노술포네이트 및 V 100 기계유와 함께 혼합시켰다. 혼합물을 타입 WP50N[렘샤이트 소재의 알랙산데르베르크(Alexanderwerk) 제품]의 압축기 중에서 다양한 선 힘을 사용하여 압축시킨 다음 RFG 미세 입상화기[렘샤이트 소재의 알랙산데르베르크 제품] 중에서 1.5 mm의 메쉬 크기를 갖는 스크린을 사용하여 미분쇄시킨다. 미분쇄 생성물을 250 μm의 메쉬 크기를 갖는 스크린을 사용하여 2개의 분획물로 분리시켰다. 250 μm보다 큰 분획물을 시험하였더니 양호한 유동성을 나타냈다(상응하는 분말은 열등한 유동성을 갖는다). 분획물 및 출발 분말에 대한 나머지 데이타는 표 1에 나타냈다. 콘크리트 내의 상대 착색력을 상응하는 출발 분말과 비교하여 측정하였다. 콘크리트 내의 상대 착색력을 과립내의 안료 함량으로 전환시켰다 (이론치).

<실시예 2>

코라솔(Corasol) C30 카본 블랙[데구싸(Degussa) 제품] 500 g을 믹서 중에서 18분 동안 8 % 암모늄 리그노술포네이트 및 1 % V 100 기계유와 함께 혼합시켰다. 혼합물을 타입 WP50N[렘샤이트 소재의 알랙산데르베르크 제품]의 압축기 중에서 7 kN/cm으로 압축시킨 후 RFG 미세 입상화기[렘샤이트 소재의 알랙산데르베르크 제품] 중에서 1.5 mm의 메쉬 크기를 갖는 스크린을 사용하여 미분쇄시켰다.

미분쇄 생성물 일부를 250 μm의 메쉬 크기를 갖는 스크린을 사용하여 2개의 분획물로 분리시켰다. 250 μm보다 큰 분획물(이 양의 60 %)을 시험하였더니 양호한 유동성을 나타냈다(상응하는 분말은 불량한 유동성을 갖는다).

미세한 입자를 포함하는 미분쇄 생성물의 다른 분획(약 150 g)을 직경 15 cm의 드럼에서 60 r.p.m.에서 5 분 동안 입상화시켰다. 미세한 입자들은 더큰 입상물로 전체적으로 입상화되었다. 이 생성물은 양호한 유동성 및 만족스러운 분산성을 나타내었다. 그러나 휴바흐 (Heubach) 분진계에서의 분진 양상은 상기 2 가지 생성물의 경우에 매우 상이하였다. 압축되고, 분쇄되고, 후 입상화된 물질은 1328 mg의 분진을 함유하는 반면, 압축되고, 분쇄되고, 후 입상화되지 않을 스크린된 물질은 시험 후 548 mg의 분진을 함유하였다. 출발 분말 크라솔 C 30은 분진계에 따르면 2669 mg의 분진을 생성하였다.

	첨가제	선 힘[kN/cm]	벌크 밀도[g/㎖]	수율[%]	배출 시간 [초]	콘크리트 중의 상대 착색력[%]	콘크리트 중의 상대 착색력 [%] 이론치
크라솔 C30 카본 블랙 분말 [1]	-	-	0.40	-	비유동성	100	100
분말 [1]로부터 제조된 카본 블랙 과립 1	8% LS + 1% 오일	7	0.48	60	33	81	89
분말 [1]로부터 제조된 카본 블랙 과립 2	8% LS + 1% 오일	5	0.46	52	32	85	93
모나크 800 카본 블랙 분말 [2]	-	-	0.20	-	비유동성	100	100
분말 [2]로부터 제조된 카본 블랙 과립 3	1% LS + 1% 오일	7	0.27	47	-	90	92

LS - 암모늄 리그노술포네이트

오일 - 기계유 V 100

본 발명의 방법은 지금까지 사용되어 온 분말과 동일한 정도의 양호한 분산성을 가지면서 충분히 안정한 입상 재료를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 방법에 따라 제조된 입상 재료는 건축 자재 또는 유기 매체를 착색시키는데 사용할 수 있다.

Claims (19)

1. a) 1종 이상의 무기 카본 블랙을 가공성을 촉진시키는 1종 이상의 보조 물질과 혼합시키는 단계,

   b) 이 혼합물에 브리켓 또는 프레스 단계를 행하여 브리켓 또는 프레스된 생성물을 제조하는 단계,

   c) 브리켓 또는 프레스된 생성물을 미분쇄시켜 미분쇄된 생성물을 제조하는 단계,

   d) 미분쇄된 생성물을 분획물로 분할하는 단계,

   e) 80 μm 내지 2,000 ㎛ 이상의 입자가 85% 이상인 입자의 제1 분획물을 생성물로서 제거하는 단계

   를 포함하는, 카본 블랙 및 보조 물질로부터 브리켓 및 프레스된 입상 재료를 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 c) 단계 전에, b)의 브리켓 또는 프레스된 생성물을 500 μm 내지 2,000 ㎛의 입자가 85 % 이상인 조 분획물, 및 미세 분획물을 포함하는 2개의 분획물로 분할하고, 조 분획물은 c) 단계를 통과시키고, 미세 분획물은 d) 단계에서의 분할을 위해 c) 단계의 미분쇄 생성물과 별도로 또는 함께 d) 단계를 통과시키는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 단계 d)에서 미분쇄된 생성물을 80 μm 내지 2,000 ㎛의 입자를 갖는 조 분획물 및 80 μm 보다 작은 입자를 갖는 미세 분획물을 포함하는 2개의 분획물로 분할하고, 미세 분획물을 공정으로부터 이동시키고, 조 분획물은 구형화 단계에서 구형화시키는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 단계 d)의 미분쇄된 생성물을 조 분획물, 미세 분획물 및 80 내지 2000 μm의 입자를 갖는 중간 분획물을 포함하는 3개의 분획물로 분할하여, 미세 분획물 및 조 분획물은 공정으로부터 이동시키고, 중간 분획물은 구형화 단계에서 구형화시키는 방법.
5. 제4항에 있어서, 구형화 단계 동안에 임의의 분진을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
6. 제1항에 있어서, d) 단계에서 얻은 생성물을 보조 물질로 코팅하는 단계를 포함하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 보조 물질이 물, 포스페이트, 실리케이트, 알루미네이트 및 보레이트로부터 선택된 염; 다당류 및 셀룰로스 유도체, 생물학적 배양물로부터 얻은 오일, 파라핀 또는 나프텐 기재 정제 석유, 합성 제조된 오일, 알킬페놀, 글리콜, 폴리에테르 폴리글리콜, 폴리글리콜 유도체, 단백질 지방산 축합 생성물, 알킬벤젠술포네이트, 알킬나프탈렌술포네이트, 리그노술포네이트, 황산화 폴리글리콜 에테르, 멜라민 포름알데히드 축합물, 나프탈렌 포름알데히드 축합물, 글루콘산, 폴리히드록시 화합물 또는 이들의 수용액으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 보조 물질이 사용된 카본 블랙에 대해 0.001 내지 10 중량%의 양으로 첨가되는 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 단계 b)의 브리켓 또는 프레스가 롤 프레스 또는 매트릭스 프레스를 사용하여 0.1 내지 50 kN/cm의 선 힘으로 행해지는 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 단계 c)의 미분쇄가 0.5 내지 4 mm의 메쉬 크기를 갖는 통과 스크린을 통한 스크리닝에 의해 행해지는 방법.
11. 제1항에 있어서, 제1 분획물의 입자를 구형화하기 위한 구형화 단계를 포함하고, 상기 구형화 단계가 회전 디스크 상에서, 회전 드럼 중에서, 선별 장치 중에서 또는 유동상 중에서 행해지는 방법.
12. 콘크리트, 시멘트 모르타르 및 플라스터를 포함하는 건축 자재를 착색시키기 위한, 페인트, 플라스틱 및 안료 페이스트를 포함한 유기 매체를 착색시키기 위한,그리고 분산 염료 및 슬러리를 제조하기 위한, 제1항 기재의 방법에 의해 제조된 입상 재료의 사용 방법.
13. 제1항 기재의 방법에 따라 제조된 브리켓 또는 프레스된 입상 재료를 시멘트에 대해 0.1 내지 10 중량%의 양으로 시멘트를 포함하는 건축 자재와 혼합시키는 단계를 포함하는, 건축 자재의 착색 방법.
14. 제1항 기재의 방법에 따라 제조된 브리켓 또는 프레스된 입상 재료를 유기 매체에 대해 0.1 내지 10 중량%의 양으로 유기 매체와 혼합시키는 단계를 포함하는, 유기 매체의 착색 방법.
15. 제1항에 있어서, 상기 제1 분획물이 100 μm 내지 2,000 ㎛의 입자를 85% 함유하는 방법.
16. 제1항에 있어서, 상기 제1 분획물이 80 내지 2000 μm의 입자를 85% 함유하는 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 제1 분획물이 100 내지 1000 μm의 입자를 85% 함유하는 방법.
18. 제1항에 있어서, 상기 제1 분획물 입자를 구형화시키기 위한 구형화 단계를 포함하는 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 구형화 단계 동안에 임의의 분진을 제거하는 단계를 포함하는 방법.